IP数据报头部的格式

TCP/IP网络层协议的核心是IP(Internet Protocol)协议，又叫网间网协议或网际协议。在计算机网络通信过程屮.IP层协议起着核心的作用：其一，提供无连接的数据报传输机制，虽然不能保证传输的可靠性却简单有效；其二，利用IP地址和IP数据报将各种物理网络技术统一起来，达到屏蔽低层细节，向上提供一致性的目的。IP层协议的主要功能是IP数据报传输及在网间的路由选择，即IP路由选择。另外，与IP相关的协议和内容有IP地址、地址解析、差错控制协议和路由选择协议等。
TCP/IP网传输的基本数据单元是IP数据报，IP数据报头部的格式如图1所示。

图 1
IP数据报由数据报头部和数据两部分组成。数据报头部由20字节的固定长度部分和可变长度的任选部分组成。传送顺序是从上至下逐行发送，每行从左至右逐比特发送。各字段的意义如下。
(1) 版本（Versi〇n):4比特，给出生成该数据报的IP协议版本号。IP协议存在两个版本：IPv4和IPv6,目前的版本为IPv4。
(2) 头部长度：4比特，给出以32比特字长为单位的IP分组头的长度。
(3) 服务类型(Type of Service):用于说明所需要的服务类型。其结构如图2所示。

图 2 服务类型字段格式
3比特的优先级子字段指明数据报的重要程度，按升序排序，“0”为正常优先级，“7” 为网络控制分组.叫供网络拥塞控制使用。标志位D、T、R分别表示主机对时延、吞吐量和可靠性的要求；若相应位置“1”，表示希望低时延、高吞吐量和高可靠性。此信息可供路由器选路时参考。例如，语音通信可置D = l，大块文件传送可置T = l，路由器据此可选低时延的租用线路或高吞吐量的卫星链路，还可根据要求确定路由算法中的成本函数。因为任何一种选择只能是各种性能的折屮，所以将D、T、R比特均置为“1”是没有什么意义的。另外它们只是一种参考信息，并非强制要求，即使路由器找不到合适路由也仍然要转发此数据报，因为IP本身只提供尽力而为的无连接服务。
尽管目前网络中的路由器对此子字段均不予处理，但是在理论上该字段具有重要的意义。目前正在研究中的IP网络的区别性业务就要以此为基础划分不同业务类别，予以不同的处理。IPv6除了保留此字段外，还新定义了 3个字节的“流标记”，意图进一步细化对数据流的类型划分。
U)总长度：16比特，以字节为单位的IP分组的总长度，总长度=IP头部长度+ 数据区长度，可表示的最大长度（即IP分组的最大长度）为65 535字节。
(5) 标识：16比特，用于数据报分片操作。每个网络都对允许传输的分组最大长度有一定的限制，称之为MTU。在传输中遇到MTU小于IP数据报长度的网络，就要求路由器将数据报分片。为了使目的主机能够正确地重装，要求每个片段具有相同的标识值，以识别它是属于哪个IP数据报的。
(6) DF比特：该位置“1”表示本数据报不能分片，因为目的主机不具备分片重装的能力，这样路由器可能不得不选择某个非最优的路由。如果路由器不能不分片，则丢弃该数据报，并向源主机回送••个错误信息。
(7) MF比特：该位置“1”指示还打后续分片，仅最后个片段的MF=0。
(8) 片段偏移值：13比特，指示本片段数据部分的首字节在原始数据报数据部分中的位置。偏移值的长度单位为8个字节。
(9) 生存时间TTL:8比特，又称寿命。用来防止IP分组在网络中出现无限循环，分组产生时丁 TL被设置…个初值，每经过一个路由器时，TTL值都将减少，当TTL = 0 时，该分组将被丢弃。
(10) IP协议：8比特，指出数据区中承载的数据所采用的高层协议。协议类型的编码是预定义的，如 TCP = 6，UDP = 17，ICMP = l，OSPF = 89。
(11) 头部校验和：16比特，用以检测头部差错。其计算方法是：以16比特半字为计算单位。在发送端取该字段初值为零，对头部各个半字依次进行逐位异或运算，求得的值取反作为校验和发送。在接收端对各个半字，包括校验和，进行同样的运算，若无差错其结果应为零。
(12) 源地址和目的地址：各为32比特，指示源主机和目的主机的IP地址。

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